Vuorovesi on kuun painovoiman aiheuttamaa merenpinnan säännöllistä nousua ja laskua. Se on uusiutuvan luonnonvaran muoto, joka valjastaa valtamerten vuoroveden voiman sähkön tuottamiseen. Mutta kuten muillakin energialähteillä, sillä on myös joitain etuja ja haittoja. Joten oppikaamme vuorovesienergian eduista ja haitoista yksityiskohtaisesti.
Mitä on vuorovesienergia?
Vuorovesien voimakkuutta on mahdollista valjastaa ja muuntaa käyttökelpoisiksi energiatyypeiksi, kuten sähköksi, vuorovesienergian muuntamiseksi kutsutun prosessin kautta. Kuun ja Auringon vetovoima Maan päällä saa turvotuksen nousemaan ja laskemaan säännöllisin väliajoin ja luo vuoroveden. Muihin uusiutuviin energialähteisiin verrattuna menetelmä sähkön tuottamiseksi vuorovesialueista ja vuorovesiakvedukteista on erittäin luotettava ja ennustettava.
Korkean ja matalan ajelehtiman välisen korkeuseron hyödyntämiseksi kehitetään vuorovesialuetekniikoita. Pensas- tai laguuniturbiinit tuottavat sähköä kaihien noustessa vauhtia, ja järjestelmä on mallinnettu perinteisten vuorovesirumpupalojen mukaan. Kun lumi sulaa pensasaidan takaa, varastoitu vesi voidaan vapauttaa turbiinien kautta sähkön tuottamiseksi.
Samalla tavalla kuin tuuliturbiinit valjastavat energiaa ilmavirroista, vuorovesisulun rakentajat valjastavat liikkuvien vesistöjen energiaa. Yhden vuorovesiturbiinin potentiaali sähköntuotantoon voi kuitenkin olla pienempi kuin vastaavasti mitoitettujen tuulivoimaturbiinien, koska vesi on 832 kertaa ilmaa paksumpaa.
Värikkäitä malleja käytetään vuorovesienergian muuntamiseen energiaksi, mikä luo uusiutuvan luonnonvaran, joka tunnetaan vuorovesienergiana. Tuuli ja aurinko ovat vähemmän luotettavia ennustajia kuin vuorovesi. Uusiutuvasta luonteestaan huolimatta vuorovesienergia on perinteisesti ollut rajoitettua koko tyhjiössään suhteellisen korkeiden kustannustensa ja riittävän suurten vuorovesivaihteluiden tai virtausnopeuksien omaavien verkkojen niukkuuden vuoksi. Lukuisat viimeaikaiset teknologiset kehitysaskeleet ja edistysaskeleet sekä suunnittelussa että turbiinitekniikassa osoittavat kuitenkin, että vuorovesienergian koko tyhjiö voi olla myös merkittävämpää kuin alustavasti oletettiin, ja sen kannattavuus ja ympäristökustannukset voidaan myös alentaa kilpailutilanteisiin. Tässä aikakaudessa on tärkeää tietää vuorovesienergian edut ja haitat.
4 Vuorovesienergian suuria etuja ja haittoja
1. Uusiutuva luonnonvara
Koska vuorovesivoima ei ehdy, sitä voidaan käyttää loputtomasti. Siksi vuorovesien tulevaisuudessa tuottaman energian määrä ei vähene tämän resurssin nykyisen käytön seurauksena. Vuorovesien säätely auringon ja kuun painovoiman vaikutuksesta ei lopu lähiaikoina.
2. Ei hiilidioksidipäästöjä
Vuorovesivoimalat eivät ainoastaan tuota sähköä päästämättä haitallisia kaasuja ilmakehään, vaan ne lasketaan myös uusiutuviksi energialähteiksi. Päästöttömien energialähteiden löytäminen on ratkaisevan tärkeää, koska kasvihuonekaasupäästöt ovat merkittävä tekijä ilmaston lämpenemisessä.
3. Ennustettava
Vuorovesivirroille on ominaista korkea ennustettavuus. Koska nousu- ja laskuvedet esiintyvät säännöllisin väliajoin, on yksinkertaista ennustaa, milloin energiaa syntyy mihin tahansa vuorokauden aikaan. Koska vuoroveden ja virtausten voimakkuus voidaan ennustaa oikein, on myös helppo ennustaa, kuinka paljon tehoa turbiinit tuottavat.
4. Runsas teho
Suuri sähköteho on mahdollista vuorovesivoimaloilla. Veden tiheys, joka on noin 800 kertaa ilman tiheys, on merkittävä tekijä tässä ilmiössä. Toisin sanoen vuorovesiturbiini voi tuottaa huomattavasti enemmän tehoa kuin vastaavan kokoinen tuuliturbiini.
Lisäksi veden tiheys mahdollistaa sen, että se voi käyttää turbiinia, vaikka se kulkee vaatimattomilla nopeuksilla. Tämän seurauksena vuorovesiturbiinit voivat tuottaa merkittäviä määriä sähköä, vaikka vesi ei olisi parhaassa kunnossa.
Vuorovesienergian haittoja käsitellään myös alla.
1. Sopivia paikkoja on vähän
Vuorovesivoimalan asentaminen sinne edellyttää tiettyjen kriteerien täyttymistä. Ensimmäinen vaatimus on, että voimalaitokset sijaitsevat lähellä vettä , mikä rajoittaa käytettävissä olevat sijainnit rannikkovaltioihin. Vaihtoehtoisen sijainnin on täytettävä joitakin lisäkriteerejä.
Esimerkiksi vuorovesivoimalaitokset on rakennettava alueille, joilla on riittävän suuri vuorovesikorkeusero, jotta ne tarjoavat riittävästi sähköä turbiinien pyörittämiseen. Tämä rajoittaa voimalaitosten mahdollisia asennuspaikkoja, mikä tekee vuorovesivoiman laajamittaisesta käyttöönotosta haastavaa.
2. Kalliimpia kuin muut resurssit
Vuorovesivoiman merkittävä haitta on korkea alkuinvestointi. Suuren veden tiheyden vuoksi vuorovesivoimaturbiinien on oltava paljon vankempia kuin tuuliturbiinien. Vuorovesivoimalan rakentamisen hintalappu vaihtelee käytetyn teknologian mukaan.
Tällä hetkellä useimmat vuorovesivoimalaitokset rakennetaan vuorovesipadoilla, jotka ovat käytännössä matalaseinäisiä patoja. Koska kokonainen betonirakenne ja turbiinit on asennettava, vuorovesipadon rakentamiskustannukset ovat erittäin korkeat. Yksi monista syistä vuorovesivoiman hitaalle käyttöönotolle on siihen liittyvä korkea hintalappu.
3. Seuraukset ympäristölle
Se, että vuorovesienergiaa voidaan täydentää, ei välttämättä tee siitä vihreää vaihtoehtoa. Vuorovesienergiaa tuottavien laitosten kehittäminen voi muuttaa paikallista ekosysteemiä vakavasti. Samalla tavalla kuin tuuliturbiinit ovat ongelmallisia linnuille, vuorovesiturbiinit ovat ongelmallisia mereneläville . Merieläimet voivat loukkaantua vakavasti tai kuolla, jos ne uivat pyörivän turbiinin lapoihin.
Merinisäkkäät, kuten hylkeet, voivat kärsiä pahasti vuorovesiturbiinien vedenpinnan alapuolella tuottamasta hiljaisesta melusta. Vuorovesipatojen vaikutukset ekosysteemiin ovat huomattavasti vakavampia. Niillä ei ole ainoastaan sama vaikutus kuin padoilla, jotka aiheuttavat samoja vaikeuksia kuin turbiinit itsessään. Kalat eivät pysty kulkemaan vuorovesipatojen ohi, ja maasto muuttuu pysyvästi patojen aiheuttamien tulvien seurauksena.
4. Energian tarve
Vaikka vuorovesivoiman ennustettu tuotanto on luotettavaa, se ei pysty tyydyttämään kaikkia yhteisön sähköntarpeita kerralla. Vaikka voimme ennustaa erittäin tarkasti, milloin vuorovesivoimala tuottaa sähköä, sähkön tarjonta voi jäädä kysynnän alapuolelle . Jos esimerkiksi nousuvesi on keskipäivällä, vuorovesienergian tuotanto on huipussaan tuohon aikaan päivästä. Aamuisin ja iltaisin energiaa kuluu eniten, kun taas päivän keskivaiheilla sitä kuluu vähiten.
Toisin sanoen vuorovesivoimala tuottaa kaiken tämän sähkön, mutta kukaan ei käytä sitä. Jos haluamme saada kaiken irti vuorovesivoiman tuottamasta energiasta, meidän on yhdistettävä se jonkinlaiseen akkuvarastointijärjestelmään.
Katso myös: Vetyenergian edut ja haitat
Miten vuorovesienergia toimii?
Kun olemme oppineet vuorovesienergian eduista ja haitoista, tutustutaan myös siihen, miten vuorovesienergia toimii. Vuorovesiturbiinit, vuorovesipadot ja vuorovesiaidat ovat kolme päämenetelmää, joilla vuorovesien ja virtausten tuottamaa energiaa vesistössä voidaan hyödyntää. Katsotaanpa siis yksityiskohtaisesti, miten vuorovesienergia toimii.
1. Vuorovesiturbiini
Samoin kuin tuuliturbiinit, vuorovesiturbiinit muuttavat liikkuvan veden kineettisen energian sähköksi. Veden virtauksen voimanlähteenä oleva turbiini pyörittää generaattoria, joka tuottaa sähköä. Veden tiheys tekee siitä tehokkaamman väliaineen sähkön tuottamiseen kuin ilma, joten vuorovesiturbiinit voivat ylittää tuulipuistojen sähköntuotannon. Vuorovesiturbiinien valmistus on kuitenkin kalliimpaa, koska ne on rakennettava kestämään veden suuri tiheys.
Vaikka vuorovesiturbiinit ovat jonkin verran valtavia, niillä on vähäinen vaikutus paikalliseen ympäristöön. On mahdollista, että tuuliturbiinien tapaan ne voivat vahingoittaa tai tappaa meren eliöitä, jos niiden siivet törmäävät niihin, mutta tämä on vähemmän huolestuttavaa, kun otetaan huomioon siipien suhteellisen hidas nopeus. Lisäksi niiden tuottama matalataajuinen melu voi vaikuttaa merinisäkkäisiin.
2. Vuorovesipadot
Vuorovesisuualueiden tai -suistojen padot ovat tyypillisesti matalaseinäisiä patoja . Sulkuportteja käytetään luomaan säiliö padon toiselle puolelle, aivan kuten perinteisissä vesivoimapadoissa. Pato on kiinnitetty merenpohjaan, ja sen korkein kohta on vedenpinnan tasolla tai hieman sen yläpuolella nousuveden aikana. Padon alapuolella, tunnelissa, on vuorovesiturbiineja, jotka tuottavat energiaa kanavoimalla vettä. Vuorovesipadot muistuttavat ulkonäöltään klassisia vesivoimapatoja.
Kun nousuvesi lähestyy, vedenpinta nousee ja syöksyy turbiinien yli. Vesi vaihtaa sitten suuntaa ja kulkee uudelleen turbiinien läpi, kun vuorovesi laskee. Turbiineihin yhdistetty generaattori tuottaa sähköä. Tehokkain tapa kerätä vuorovesienergiaa on vuorovesipadot, mutta nämä rakenteet ovat myös kalleimpia rakentaa.
Ne edellyttävät täydellisen betonirakenteen rakentamista, mikä voi olla melko kallista. Vuorovesiportteihin tai turbiineihin verrattuna padojen ympäristövaikutukset ovat paljon suuremmat. Vedenalaisena seinänä ne estävät kalojen ja muiden meren elävien liikkumisen vapaasti alueella, millä on kauaskantoisia seurauksia ympäristölle.
3. Vuorovesi-aita
Vuorovesipadot ja vuorovesiturbiinit ovat molemmat vuorovesiaidan osia. Vuorovesiaita on ryhmä pystysuoria kääntöportteja, jotka on asetettu riviin ja jotka luovat vaikutelman esteestä. Potkurista potkurin sijaan vuorovesieste on pyöriessään enemmän kuin kääntöportti. Kun vuorovesivirrat liikuttavat kääntöporttien lapoja, ne pyörittävät generaattoria ja tuottavat sähköä.
Vuorovesi työntää vuorovesiaidan pystysuorat siivet. Nämä turbiinit voidaan sijoittaa riviin aidan tavoin, mutta toisin kuin vuorovesipadot, massiivinen betoniperustus on tarpeeton. Tyypillisesti ne sijoitetaan salmiin ja muihin vesistöihin, jotka jakavat maamassoja. Niillä on mitätön vaikutus ekosysteemiin, koska ne ovat täysin veden alla.
Lue myös: Aurinkopaneelien katto-opas
Mitkä ovat vuorovesienergian käyttötarkoitukset?
Vuorovesienergian käyttötavoista oppiminen on yhtä tärkeää kuin vuorovesienergian eduista ja haitoista oppiminen. Vuorovesienergiaa, kuten mitä tahansa muuta energiaa, voidaan käyttää monissa yhteyksissä. Nykyaikana vuorovesienergia on sopiva lisä vastaamaan nouseviin energiatarpeisiin. Muutama vuorovesienergian käyttö, jota voin ajatella, ovat seuraavat.
1. Käytetään viljamyllyissä: Viljamyllyt ovat jo pitkään hyödyntäneet vuorovesienergiaa viljalähetystensä murskaamiseen. Tätä ohjelmistoa on käytetty raaka-ainesektorilla jo jonkin aikaa.
2. Käytetään sähkön tuotantoon: Sähkön tuotanto on toinen merkittävä vuorovesienergian käyttökohde. On jonkin verran näyttöä siitä, että vuorovesienergiaa siirtyy myös DISCOMS-järjestelmiin.
3. Käytetään energian varastointiin: Energia varastoidaan patoihin vuorovesienergian avulla. Padot ovat valtavia energian varastointilaitoksia. On myös mahdollista muuntaa olemassa olevia tekoaltaita ja vuorovesipatoja energian varastointilaitoksiksi.
4. Käytetään öljyn ja kaasun korvikkeena: Vuorovesienergia on käyttökelpoinen vaihtoehto fossiilisille polttoaineille, koska se on puhdas energialähde, joka ei aiheuta päästöjä.
5. Käytetään rannikon suojana voimakkailta myrskyiltä: Vuorovesienergiaa hyödynnetään parhaalla mahdollisella tavalla vuorovesipadon rakentamisen aikana, mikä myös suojaa rannikkoa vuorovesien kielteisiltä vaikutuksilta. Tämän jälkeen tarkastellaan, onko vuorovesienergia uusiutuvaa.
Lue myös: Kuinka Durban asetti maailmanlaajuisen standardin köyhien vesi- ja sanitaatiopalveluille
Onko vuorovesienergia uusiutuvaa?
Koska vuoroveden energia tulee valtameren veden laskuvedestä ja laskuvedestä, vastaus kysymykseen, onko vuorovesienergia uusiutuvaa, on, että kyllä , vuorovesienergia on uusiutuvaa. 20-luvulla kehitettiin teknologioita, jotka valjastavat vuoroveden voiman paikoissa, joissa on suuri vuorovesivaihtelu (meri kulkee nousuveden ja laskuveden aikaan). Vuorovesienergia muunnetaan sähköksi erikoistuneiden generaattoreiden avulla kaikissa edellä mainituissa prosesseissa.
Kuun painovoiman aiheuttama päivittäinen vuorovesisykli on kaksi, mikä tekee vuorovesienergiasta johdonmukaisimman uusiutuvan energianlähteen. Vuorovedet tarjoavat energiaa kellon ympäri, vuoden jokaisena päivänä. Vielä tärkeämpää on, että laite voi toimia ilman fossiilisia polttoaineita. Siksi se on vihreä vaihtoehto, koska se ei aiheuta saasteita ja sitä voidaan täydentää loputtomiin.
Katso myös: Miksi läpinäkyvät aurinkopaneelit ovat tulevaisuus?
Toivo vuorovesivoimaa
Nykyään kukaan ei voi kiistää veden merkitystä. Se, kuinka paljon voimaa se luo, on käsittämätöntä, joista valtameren vuorovesien. Tällä uusiutuvalla energialla on mahdollisuus motivoida meitä muuttamaan nykyisiä käytäntöjämme.
Jopa 71 % maapallosta sisältää vettä, ja 96.5 % siitä löytyy valtameristä. Sellaisenaan se on kiistatta potentiaalinen energialähde, jota meidän pitäisi tutkia enemmän. Vuorovesienergiasta tulee vähemmän hyödyntämätön resurssi, kun tekniikka kehittyy ja ympäristönsuojelun tarve kasvaa. Mitä tulee vuorovesienergiaan, kysymyksen on oltava pikemminkin milloin kuin jos.
Artikkelissa yritettiin vastata kysymyksiin, kuten mitä on vuorovesienergia, miten vuorovesienergia toimii, vuorovesienergian käyttötarkoitukset, onko vuorovesienergia uusiutuvaa, vuorovesienergian edut, vuorovesienergian haitat. Toivon, että tein kaikki asiat selväksi.
Suositeltu: Garmin-kellon akun vaihto
